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固態(tài)電池三大技術路線的優(yōu)缺點分析

時間:2023-11-17 15:54:47來源:OFweek鋰電網

導語:?聚合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點:容易加工,可以制備較大容量的電芯,機械性能較軟,各項性能和目前使用的電解液有類似之處,工藝和現在的鋰電池比較接近,是最容易利用現有設備通過改造實現量產的固態(tài)電池。

       固態(tài)電池按技術路線的不同,主要分為聚合物全固態(tài)電池、氧化物全固態(tài)電池、硫化物全固態(tài)電池三類。

  聚合物全固態(tài)電池最早在1973年開始研究;氧合物全固態(tài)電池更早一些,于1953年就有研究;硫合物全固態(tài)電池最早于1981年開始研究。

  聚合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點:容易加工,可以制備較大容量的電芯,機械性能較軟,各項性能和目前使用的電解液有類似之處,工藝和現在的鋰電池比較接近,是最容易利用現有設備通過改造實現量產的固態(tài)電池。

  聚合物全固態(tài)電池的主要缺點:離子電導率最低,必須加熱到60度以上,離子電導率才會提升,接近10-3 S/CM,所以需要保持高溫的狀態(tài)。能量密度有局限,由于聚合物是有機物,電化學性能不好,不如其它固態(tài)無機固態(tài)電池材料,跟磷酸鐵鋰兼容性好,跟三元兼容性不好,導致能量密度無法提升。

  氧合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點:耐受高電壓,導電率高于聚合物。氧化物的離子電導率可達到10-5-3 S/CM的級別,但不如液態(tài)電解液。典型的代表有LAGP、LATP等氧化物。

  氧合物全固態(tài)電池的主要缺點:氧化物的機械性能堅硬,如果用其制作電解質片,較容易破裂;與正極活性材料的固-固接觸不夠好,導致從面接觸變成點接觸,界面損耗過大;以上缺點造成大容量電芯很難制備,氧化物現在只能跟電解液或者聚合物復合,做成現在所使用的固液混合電池實現電解液含量的降低。

  硫合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點:接觸性好,所以整體的離子電導率非常好,粒子比較柔軟,固固接觸容易形成面接觸,是所有固態(tài)電池材料中唯一能超過液態(tài)電解液離子電導率水平的材料,也是全固態(tài)電池未來最有可能的技術路線。

  硫合物全固態(tài)電池的主要優(yōu)點:產品成本非常高,空氣穩(wěn)定性較差。硫化物化學活性很強,與空氣、有機溶劑、正負極活性材料反應都很強,因此界面穩(wěn)定性較差,導致生產、運輸、加工等環(huán)節(jié)都十分困難,限制了它的廣泛應用。

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